JP2001165813A - 異常検知機能付き軸受装置及びこれを用いた連続鋳造設備のロール支持装置 - Google Patents

異常検知機能付き軸受装置及びこれを用いた連続鋳造設備のロール支持装置

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JP2001165813A
JP2001165813A JP35122099A JP35122099A JP2001165813A JP 2001165813 A JP2001165813 A JP 2001165813A JP 35122099 A JP35122099 A JP 35122099A JP 35122099 A JP35122099 A JP 35122099A JP 2001165813 A JP2001165813 A JP 2001165813A
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piezoelectric film
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bearing device
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JP35122099A
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Shoji Itomi
正二 糸見
Masahiro Kato
正啓 加藤
Shinji Fujino
信治 藤野
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NTN Corp
JFE Steel Corp
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NTN Corp
Kawasaki Steel Corp
NTN Toyo Bearing Co Ltd
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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/34Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load
    • F16C19/38Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings for both radial and axial load with two or more rows of rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C23/06Ball or roller bearings
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    • F16C23/086Ball or roller bearings self-adjusting by means of at least one substantially spherical surface forming a track for rolling elements

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  • Rolling Contact Bearings (AREA)
  • Continuous Casting (AREA)
  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸受内部の微小な傷を正確、かつ確実に検出
できる異常検知機能付き軸受装置を提供することであ
る。 【解決手段】 軸1と、その軸1を支持するころ軸受2
と、そのころ軸受2を保持するハウジング3とからな
り、上記ころ軸受2の外輪5において各ころ6の配列ピ
ッチの大きさに実質的に等しい幅の圧電フィルム8を貼
着した構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、転がり軸受の異
常を検出する異常検知機能付き軸受装置及びこれを用い
た連続鋳造設備のロール支持装置に関し、主として低速
回転の転がり軸受に適用されるものである。
【0002】
【従来の技術】転がり軸受等の軸受の内部に生じた損傷
を検出するために、従来から軸受が組み込まれたハウジ
ング、軸の外径面、又は軸の端面に振動感知装置を取付
け、その装置を用いて軸受内部から発生する振動を測定
し、その信号の周波数を解析することによって異常の有
無を検知することが知られている。
【0003】また、軸受の内部損傷を簡便に検知する装
置として、圧電フィルムを軸受の軌道輪の表面に貼着
し、軸受の回転に伴う振動をこれにより検知し、その振
動波形を分析して異常の有無を調べるようにした装置も
知られている(特開平8−110285号公報参照)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の振動感知装置を
用いる方法によると、振動感知装置をハウジング、軸の
外径面、又は軸の端面に取付けているため、軸受内部か
ら生じる振動に周囲の振動が加わった状態で振動を測定
することになり、周囲の振動が大きい場所では軸受の内
部損傷を振動から判断するのは困難である。
【0005】また、振動感知装置として加速度式振動ピ
ックアップを使用すると、軸受の回転速度が低速の場
合、出力レベルが小さいため周辺設備から伝わる外乱の
影響を排除できず、このため軸受の振動を検知できない
という不具合がある。
【0006】また、ハウジングに穴を設けて軸受に直接
振動感知装置を取付けることによって、軸受の振動を直
接測定する方法は、軸受から発生する振動全体を測定す
ることになるので、軸受の内部損傷を検知するには、そ
の信号をFFTにより周波数分析を行い、損傷前の信号
と比較するという迂遠な処理を施さなければならない。
【0007】上記の圧電フィルムを貼着する方法は、振
動感知装置を用いる場合に比べて簡易であり、占有空間
も著しく小さい等の利点があるが、圧電フィルムが転動
体列の全体又は複数の転動体にわたる大きさに形成され
る。このため、圧電フィルムが複数の転動体の通過振動
を一度に検出するので信号が重複し、正確に転動体の通
過振動を検知できない問題があった。
【0008】一方、連続鋳造設備の鋳片を鋳型の下方へ
引き抜く部分に用いられるピンチロールや、そのピンチ
ロールによって引き抜かれた鋳片を案内するガイドロー
ルの支持装置においては、2〜100rpm という低速で
回転するため、有効な異常検知装置がない一方で、軸受
の致命的損傷による突発的な軸受交換の事態を未然に防
止し、軸受交換のリードタイムを多く取られないように
配慮しなければならない。このため、連続鋳造設備の分
野においても、軸受の異常を早期に検知する機能をもっ
たロール支持装置が望まれている。
【0009】そこで、この発明は軸受内部に生じた微小
な損傷を早期に正確に検出できるようにした異常検知機
能付き軸受装置及びこれを用いた鋳造設備のロール支持
装置を提供することを課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、この発明に係る異常検知機能付き軸受装置は、転
がり軸受の傷等を検出する装置であって、軸と、その軸
を支持する転がり軸受と、その転がり軸受を保持するハ
ウジングとからなり、上記の軸又はハウジングのいずれ
か一方の部材を固定部材とし、上記転がり軸受の固定側
軌道輪の上記固定部材と対向した面の上記転動体列の直
下にセンサーを設けた構成とした。
【0011】上記の異常検知機能付き軸受装置は、転が
り軸受が100rpm 以下の低速で回転する場合に適用す
ることができる。また、上記のセンサーとしては圧電フ
ィルムからなるものを使用することができる。また、そ
の圧電フィルムが各転動体の配列ピッチの大きさとほぼ
等しい幅を有する構成をとることができる。
【0012】上記固定側軌道輪に対向した上記固定部材
の面に、上記圧電フィルムが収まる溝又は凹所を設けて
該圧電フィルムと上記固定部材との接触を防止した構成
や、上記固定部材と対向した上記固定側軌道輪の面に、
上記圧電フィルムが収まる溝又は凹所を設け、該圧電フ
ィルムを該溝又は凹所に貼着して、該圧電フィルムと上
記固定部材との接触を防止した構成をとることができ
る。この場合において、上記の溝又は凹所が各転動体の
配列ピッチにほぼ等しい幅を有する構成をとることがで
きる。
【0013】更に、上記転がり軸受の転動体が複列であ
り、各列の転動体に対応して複数の上記圧電フィルムを
貼着した構成をとることができる。
【0014】なお、この発明に係る連続鋳造設備のロー
ル支持装置は、上記のような異常検知機能付き軸受装置
を用いたものである。
【0015】
【発明の実施の形態】図1(a)から(d)に示した第
1実施形態の異常検知機能付き軸受装置は、100rpm
以下の低速で回転している転がり軸受の傷等を検出する
機能を持ったものであり、軸1を回転自在に支持するラ
ジアル形のころ軸受2を、固定部材であるハウジング3
により保持している。上記のころ軸受2は、軸1と一体
に回転する内輪4と、ハウジング3と一体となって固定
された外輪5と、内輪4と外輪5との間に介在された2
列のころ6とにより構成された複列ころ軸受である。
【0016】上記のハウジング3の内面において、外輪
5と対向した1ヵ所に軸方向の浅い溝7が設けられ、そ
の溝7の部分において外輪5の外径面の左右2ヵ所に圧
電フィルム8が貼着される。各圧電フィルム8は、各列
のころ6の直下に位置し、また周方向の幅は、図1
(b)に示すように、ころ6の配列ピッチPとほぼ等し
い大きさをもつように設定される。
【0017】また、上記の溝7の幅は、上記の圧電フィ
ルム8の幅とほぼ等しく設定され、圧電フィルム8をハ
ウジング3に接触しないように収めることにより、外部
の振動の影響を遮断するようにしている。溝7の幅があ
まりに大きいと複数のころ6の振動を測定してしまい、
波形の分析が困難になることに加えて、外輪5の変形が
大きくなり、剛性の劣化、割れ等の原因となる不具合が
生じる。また、小さすぎるとセンサー出力が小さくなり
測定不可となる。
【0018】圧電フィルム8をハウジング3に接触させ
ないようにするためには、必ずしも上記のような溝7に
よることなく、図1(d)に示すような一対の凹所9と
各凹所9に連通したリード線引き出し用の溝10を設
け、各凹所9に圧電フィルム8を収めるようにしてもよ
い。
【0019】図2(a)から(d)に示した第2実施形
態は、第1実施形態の場合と同様の内輪回転形の軸受装
置において、外輪5の外周面に圧電フィルム8が収まる
溝7又は凹所9を設け、その溝7又は凹所9に圧電フィ
ルム8を貼着したものである。その他の構成は前記の第
1実施形態と同じである。
【0020】上記の第1、第2実施形態は内輪回転形の
軸受装置の場合であるが、外輪回転形の場合は、内輪4
の内周面に圧電フィルム8を貼着し、固定部材である軸
1に上記の溝7又は凹所9を設け、圧電フィルム8をこ
れらに収めるようにすればよい。また、内輪4の内周面
に圧電フィルム8が収まる溝7又は凹所9を設け、圧電
フィルム8をこれらに貼着するようにしてもよい。
【0021】図3(a)(b)に示した第3実施形態
は、スラスト形のころ軸受11を用いる場合であり、軸
1の肩部12に回転側の軌道輪13を配置し、固定側の
軌道輪14をハウジング15側に取付けている。両方の
軌道輪13、14の間にころ16が配列される。
【0022】上記のハウジング15に対向した軌道輪1
4の面に圧電フィルム8が貼着され、その圧電フィルム
8を収める半径方向の溝7がハウジング15の対向面に
設けられる。
【0023】なお、上記の溝7に代えて凹所を設けても
よい。また、固定輪14に溝又は凹所を設け、圧電フィ
ルム8をこれらに収めるようにしても良い。更に、軸1
が固定でハウジング15側が回転する場合は、軌道輪1
3が固定側となるので、圧電フィルム8はその軌道輪1
3に貼着され、これを収める溝又は凹所が軸1又は軌道
輪13に設けられる。
【0024】これらの場合でも、圧電フィルム8及びそ
の圧電フィルム8を収める溝又は凹所は、ころ16の配
列ピッチPに実質的に等しい幅に設定される。上記の圧
電フィルム8は、溝7に収められることにより、ハウジ
ング15との接触が避けられ、外部からの振動等の影響
を遮断することができる。
【0025】次に、図4に示した第4実施形態は連続鋳
造設備のピンチロール又はガイドロールの支持装置に関
し、その軸受部分の構造は、前記の第1実施形態(図1
参照)と同じである。相違する点は、軸受2の両側に蓋
部材17、17が固定され、外側の蓋部材17にブラケ
ット18を介して冷却用の給排水装置19を取付けた
点、軸1がロール20と一体である点である。圧電フィ
ルム8のリード線を束ねたものを出力ケーブル21とし
て示している。また、ハウジング3から外輪5に対し回
り止め用ねじ22を螺入している。その他の構成は前記
の第1実施形態と同様であるので、同一部分には同一符
号を付して示すにとどめその説明を省略する。
【0026】図5(a)(b)は、前記の第1実施形態
(図1参照)の場合の試験結果であり、試験条件は、回
転数=4rpm、荷重=15tonfである。図5
(a)は外輪転走面に傷が無い場合であり、図5(b)
は外輪転走面に傷が有る場合である。後者の場合、矢印
Aで示すようにひげ状の異常波形が認められる。
【0027】
【発明の効果】以上のように、この発明は主として低速
回転における軸受装置の異常検出に際し、センサーに作
用する軸受外部の振動が遮断されるので、軸受内部の微
小な傷を正確に、かつ早期に検出することができる。従
って、軸受の致命的損傷による突発的な軸受交換に至る
事態を未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)第1実施形態の断面図 (b)(a)図のb−b線の断面図 (c)同上のハウジング内径面の一部平面図 (d)同上の変形例のハウジング内径面の一部平面図
【図2】(a)第2実施形態の断面図 (b)(a)図のb−b線の断面図 (c)同上の外輪外径面の一部平面図 (d)同上の変形例の外輪外径面の一部平面図
【図3】(a)第3実施形態の断面図 (b)同上のハウジングの平面図
【図4】第4実施形態の断面図
【図5】(a)(b)試験結果の振動波形図
【符号の説明】
1 軸 2 ころ軸受 3 ハウジング 4 内輪 5 外輪 6 ころ 7 溝 8 圧電フィルム 9 凹所 10 溝 11 ころ軸受 12 肩部 13 軌道輪 14 軌道輪 15 ハウジング 16 ころ 17 蓋部材 18 ブラケット 19 給排水装置 20 ロール 21 出力ケーブル 22 回り止め用ねじ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 正啓 三重県桑名市大字東方字尾弓田3066 エヌ ティエヌ株式会社内 (72)発明者 藤野 信治 岡山県倉敷市水島川崎通1丁目 川崎製鉄 株式会社水島製鉄所内 Fターム(参考) 2G024 AC01 BA21 BA27 CA13 DA09 3J101 AA15 AA16 AA25 AA32 AA43 AA53 AA54 AA62 BA54 BA56 BA77 FA24 GA35 4E004 LC10 MD04

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 転がり軸受の傷等を検出する装置であっ
    て、軸と、その軸を支持する転がり軸受と、その転がり
    軸受を保持するハウジングとからなり、上記の軸又はハ
    ウジングのいずれか一方の部材を固定部材とし、上記転
    がり軸受の固定側軌道輪の上記固定部材と対向した面の
    上記転動体列の直下にセンサーを設けたことを特徴とす
    る異常検知機能付き軸受装置。
  2. 【請求項2】 上記転がり軸受が100rpm 以下の低速
    で回転するものであることを特徴とする請求項1に記載
    の異常検知機能付き軸受装置。
  3. 【請求項3】 上記センサーが圧電フィルムからなるこ
    とを特徴とする請求項1又は2に記載の異常検知機能付
    き軸受装置。
  4. 【請求項4】 上記圧電フィルムが、各転動体の配列ピ
    ッチの大きさとほぼ等しい幅を有することを特徴とする
    請求項1から3のいずれかに記載の異常検知機能付き軸
    受装置。
  5. 【請求項5】 上記固定側軌道輪に対向した上記固定部
    材の面に、上記圧電フィルムが収まる溝又は凹所を設け
    て該圧電フィルムと上記固定部材との接触を防止したこ
    とを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の異常
    検知機能付き軸受装置。
  6. 【請求項6】 上記固定部材と対向した上記固定側軌道
    輪の面に、上記圧電フィルムが収まる溝又は凹所を設
    け、該圧電フィルムを該溝又は凹所に貼着して、該圧電
    フィルムと上記固定部材との接触を防止したことを特徴
    とする請求項1から4のいずれかに記載の異常検知機能
    付き軸受装置。
  7. 【請求項7】 上記溝又は凹所が、各転動体の配列ピッ
    チの大きさとほぼ等しい幅を有することを特徴とする請
    求項5に記載の異常検知機能付き軸受装置。
  8. 【請求項8】 上記転がり軸受の転動体が複列であり、
    各列の転動体に対応して複数の上記圧電フィルムを貼着
    したことを特徴とする請求項1から7のいずれかに記載
    の異常検知機能付き軸受装置。
  9. 【請求項9】 請求項1から8のいずれかに記載の異常
    検知機能付き軸受装置を用いたことを特徴とする連続鋳
    造設備のロール支持装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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